Ein Kohlenstoffatom besteht aus sechs Protonen und sechs Neutronen. Seine Masse beträgt etwa 12 atomare Masseneinheiten. Doch nicht alle Kohlenstoffatome sind gleich. Kohlenstoff-12 hat sechs Neutronen, Kohlenstoff-13 sieben und Kohlenstoff-14 acht. Dies sind Isotope, also Atome desselben Elements mit unterschiedlicher Neutronenzahl. Die Atommasse ist die gewichtete Durchschnittsmasse der Atome eines Elements unter Berücksichtigung der Häufigkeit jedes Isotops.

Die atomare Masseneinheit (amu) ist definiert als ein Zwölftel der Masse eines Kohlenstoff-12-Atoms. Sie beträgt ungefähr 1,66 × 10⁻²⁷ Kilogramm. Protonen und Neutronen haben jeweils eine Masse von etwa 1 amu. Elektronen sind viel leichter, etwa 1/1836 der Masse eines Protons. Die Atommasse eines Elements liegt üblicherweise nahe an der Massenzahl seines häufigsten Isotops, stimmt aber aufgrund des Massendefekts durch die Bindungsenergie nicht exakt mit dieser überein.

Die Atommasse spielt in der Chemie eine wichtige Rolle. Sie dient zur Berechnung der molaren Masse, also der Masse eines Mols einer Substanz. Die molare Masse eines Elements in Gramm pro Mol entspricht numerisch seiner Atommasse in u. Diese Beziehung ermöglicht die Umrechnung zwischen Masse und Stoffmenge (in Mol), was für die Stöchiometrie unerlässlich ist.

Das Periodensystem listet Atommassewerte auf, üblicherweise als Dezimalzahlen. Die Dezimalzahl gibt den gewichteten Durchschnitt der Isotope an. Chlor hat beispielsweise eine Atommasse von 35,45, da es ein Gemisch aus Chlor-35 und Chlor-37 ist.